Optical Interconnection Architectures for High-Performance Computers and Switches

Sammanfattning: I denna avhandling presenteras nya kommunikationsnätverk som drar nytta av optisk kommunikation och då inte bara som ersättning för dagens elektriska ledare. Idén är att optiken kan tillföra så mycket mer än bara höga datahastigheter. Ett exempel är att elektriska ledare inte får kortslutas, medan det är fullt möjligt att låta ljusstrålar korsa varandra. På så vis öppnar sig en ny dimension av kommunikationsnätverk.Den snabba utvecklingen inom elektronikområdet har medfört att nya generationer av integrerade kretsar tas fram i allt snabbare takt och med högre klockfrekvenser. Till exempel arbetar många av dagens processorer med en klockfrekvens på flera gigahertz (miljarder svängningar per sekund).För att öka ett helt systems prestanda krävs det även att kommunikationsbussarna som bär information från en del av systemet till en annan också kan öka sin kapacitet. Dessvärre har utvecklingen av dessa bussar ej skett i samma höga takt, de arbetar t.ex. med en betydligt lägre klockfrekvens än vad de integrerade kretsarna gör. Detta beror i huvudsak på de många problem som konventionella elektriska ledare har. Exempel på sådana problem är kraftiga vågformsdeformationer på grund av dämpning och reflektion och elektromagnetisk interferens. Genom att använda speciella och avancerade elektriska ledare eller optisk kommunikation undviker man detta.Tillvägagångssättet har varit att studera kopplingar mellan algoritmer, kommunikationsnätverk och fysisk implementering samtidigt. På så sätt har system som möter framtidens krav på hög prestanda tagits fram. Jag har till exempel visat hur optisk frirymdskommunikation gör det möjligt att implementera kraftigt korskopplade och komplicerade nätverk lämpliga för inbyggda signalbehandlingssystem och skalbara nätverksväxlar (de två applikationsområden som jag har studerat i denna avhandling).Resultaten påvisar att de förväntade kraven på framtida högpresterande datorsystem och nätverksväxlar kan mötas med optisk kommunikation över korta avstånd, dvs. mellan integrerade kretsar och mellan kretskort.